永基实业：3D珠光效果热转印粉末涂料的研究
日期: 2020-10-21
1前言
20世纪40年代，粉末涂料作为一种环保型产品，以其在涂装过程中无溶剂挥发、易回收、污染小等优点，给涂料发展带来了新的机遇。随着工艺条件的不断改善以及市场要求的不断提高，粉末涂料以其独有的自动化高、生产效率高等优点，在近几十年中取得了长足的进步。
转印技术始于20世纪70年代，在90年代末引进我国，主要包括水转印和热转印两种工艺。热转印技术在加热条件下通过热升华墨水，把图案色彩逼真的转印到金属、陶瓷、玻璃、塑料等材质上的一种工艺。近年来广泛应用于装饰性粉末涂层。
珠光颜料是指具有珍珠光泽的装饰性颜料，是以云母、片状石英、片状氧化铝或片状玻璃粉末为基质材料，在其表面包覆一层高折射率的金属氧化物透明薄膜复合而成，当光线照射到珠光颜料平整界面时，产生反射光和折射现象，它们之间相互干涉产生一种有立体感强的珠光色彩。珠光颜料因其光泽强、装饰效果好、无毒、耐光、耐热、化学稳定性好等优良特性，而使其应用极其广泛，从汽车工业、涂料、塑料、皮革、油墨印刷、陶瓷到化妆品、玩具、橡胶、装饰品等领域。3D珠光颜料因其具有良好的分散性和稳定性，粉末涂料中添加适量珠光颜料后就可以形成具有珠光效果的涂层，若通过转印技术将图案渗入图层40-60μm的内部，在保证转印图像色彩艳丽，层次清晰丰富，效果可与印刷相媲美的情况下，也保证了产品更加丰富的闪光效果。
早期的热转印粉末涂料主要以聚氨酯/异氰酸酯体系为主，但因固化剂价格过高，限制了转印技术在粉末涂料的应用。聚酯/TGIC体系有着优良的耐候性和综合性能，不仅满足热转印的技术要求，而且因其成本较低，因此在转印粉末涂料中的应用越来越广泛。
2实验部分
按配方设计要求称取树脂、颜填料、助剂等各种原材料，通过预混合、熔融挤出、粉碎、筛分,得到粉末涂料样品。然后喷涂制备涂膜样板。采用平板热转印技术将图纹转印到涂膜上，热转印条件为180s@200℃。
另外，按配方设计要求称取树脂、颜填料、助剂等各种原材料，通过预混合、熔融挤出、粉碎、筛分,得到粉末涂料底粉。调整邦定机的温度和转速，采用邦定法将珠光颜料和底粉混合，然后通过热转印工艺将图案转印到珠光涂膜上，热转印条件为180s@200℃。
配方试验所用树脂有广州擎天材料科技有限公司提供，聚酯材料特性
3结果与讨论3.1树脂酸值对转印效果的影响
在转印过程中交联密度、固化程度和树脂Tg是影响转印效果的重要因素。本实验选择两种高酸值聚酯树脂进行试验，其中NH-8081聚酯的Tg较高（约67℃）、NH-8001聚酯的Tg较低（约62℃），二者反应活性不同。实验结果如表2所示：
聚酯树脂特性对转印效果的影响
实验表明：酸值且高、树脂交联密度高的配方体系可以很好地解决热转印“撕纸”的问题，转印出来的纹理清晰，且残留在图层上的印痕大大减少。如果单独使用高酸值的树脂，涂层流平效果不佳，当通过添加适量的反应活性适中的低 酸值树脂，可以适当调节流平效果，且转印效果也得到改善。如果反应活性较低，可能存在固化不完全的问题，热转印往往出现很严重的粘纸现象。实验发现，在保证涂层有较高的交联密度的情况下，必须保证涂膜充分固化，才能得到满意的转印效果。
3.2蜡粉对木纹转印的影响
在铝型材粉末涂料配方中加入一定量的低分子量的蜡粉，可以改进涂层耐刮伤性、防结块性和消光性。本实验结合蜡粉的表面张力分析，研究了蜡粉对转印效果的影响。实验如表3。
表3 蜡粉用量对转印效果的影响试验结果表明：热转印的过程中界面张力对涂膜转印效果起到很重要的影响。蜡粉的表面的张力越小，转印时的“撕纸”效果也越好，说明来自转印纸或转印膜产生粘纸的物质主要是亲水性的物质。随着蜡粉用量的增加，转印粘纸现象明显改善，转印图案的纹理清晰度下降。因此，选择合适蜡粉并控制其用量，可以有效的提高转印粘纸和纹理效果。
3.3助剂对木纹转印效果的影响
流平剂的作用通过降低涂料的熔融粘度，提高熔体流动性，受热迁移到涂层，得到流平较好的涂层。流平剂的用量不仅影响流平效果，而且对转印效果也产生很大的影响。试验发现，流平剂用量减少，可以减少转印过程中的粘纸现象；过度增加流平剂，因为流平剂在熔融固化过程中迁移到表面，导致表面聚集过度的低分子量的聚合物，转印效果和粘纸现象就很明显加重。润湿促进剂对涂层表面影响甚小，对改善转印效果影响不大。
3.4邦定温度对珠光效果的影响
采用上面较为优异的树脂转印配方，在不添加填料的情况下，通过熔融挤出过程制备透明粉末涂料，分按表4条件进行邦定。
表4 邦定温度对涂膜热转印的影响从表4可以得出：邦定温度对珠光的效果影响很大，邦定温度小于粉末玻璃化温度时，粉末颗粒软化不够，表面吸附力小，表面吸附的珠光颜料也少；邦定温度过高时，由于温度达到玻璃化温度之上，导致部分粉末胶化，影响粉末涂料的喷涂；当温度略低于玻璃化温度时，粉末软化很好，表面粘附的珠光颜料较多，邦定效果相应提高
3.5蜡粉对珠光效果的影响
通常情况下在粉末中都加入一定的蜡粉，这样不仅可以为粉末提供优良的抗磨、抗刮、防粘、和增加滑度等表面性能，而且也提高转印过程中撕纸等技术问题。
图1a是加入一定量蜡粉的涂膜珠光效果，可以看出，蜡粉作为一种低分子量聚合物，在固化过程中迁移到粉末表面，影响邦定粉末涂料的珠光效果。图1b表明，不加蜡粉对透明性及珠光效果影响很大。因此，结合表2蜡粉对转印有较好的影响，少量蜡粉对转印粉末涂料有利。
图2 加入珠光之后转印效果板
(a:普通珠光；b：3D珠光；c：普通珠光转印；d：3D珠光转印)
从图2c和2d可以看出，转印技术可以将图案可以渗入涂层内部，珠光颜料浮在转印涂层表面，具有转印图像色彩艳丽，层次清晰丰富的效果。图2a和2b两组图说明，普通珠光颜料的闪烁效果不及3D珠光颜料的效果，图2a中普通珠光 是平铺图层之中，没有闪烁效果，3D珠光颜料闪烁效果较佳。
4 结语
随着市场对热转印技术的发展不断要求，尤其是珠光材料在粉末涂料的应用给粉末涂料带来了新的机遇，丰富了粉末涂料的应用多彩性。通过改进转印粉末涂料的配方以及3D珠光邦定技术的提高，可以满足市场日益变化和增长的需要。
